2020 Fiscal Year Annual Research Report
能動素子と受動素子を同時集積した窒化物半導体フォトニック結晶
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19K23508
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
田尻 武義 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 助教 (00842949)
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| Project Period (FY) |
2019-08-30 – 2021-03-31
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| Keywords | フォトニック結晶 / 窒化ガリウム / マイクロディスク / 電気光化学エッチング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は、前年度設計した窒化ガリウム（GaN）から成るフォトニック結晶薄膜（スラブ）を作製することを目指し、前年度より引き続き、その作製技術の開発を行った。設計したフォトニック結晶スラブは、中空状GaN薄膜の面内に、円孔が光波長スケールで周期的に配列した構造となっている。その作製法として、前年度は、電子線リソグラフィと反応性イオンエッチングによるGaNスラブへの円孔形成技術と、GaNスラブを中空化するためのスラブ下層（犠牲層）の選択的溶液エッチング（電気光化学エッチング）技術の開発を進め、本構造の作製可能性があることを示した。しかしながら、光素子をフォトニック結晶スラブ上で実現するためには、中空状GaNスラブの品質は十分ではなかった。当該年度は、電気光化学エッチングの進行過程について、走査型電子顕微鏡観察による構造評価を行うことで、中空状GaNスラブの品質を改善することを検討した。特に、円孔を形成するための反応性イオンエッチングが、溶液エッチングの均一性に影響を及ぼしていることを新たに発見した。溶液エッチングの均一性を高めるためのイオンエッチングプロセスを新たに開発することで、良質な中空状GaNマイクロディスク共振器の作製に成功した。さらに、GaNマイクロディスク共振器にInGaN量子井戸を埋め込み、独自に構築した顕微フォトルミネッセンス分光系を用いた発光分光評価を行った結果、量子井戸発光に起因した共振器モード発光スペクトルの観測に成功した。これらの結果は、本研究で開発した作製法により、良好な中空状GaNスラブ構造の作製が可能であることを示している。将来的に、前年度開発したGaNスラブへの円孔形成技術を組み合わせることで、GaNフォトニック結晶スラブに様々な光素子を実現できる可能性がある。
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